CN1051942C - 填充件 - Google Patents

Abstract

通过提供将环端连在一起且可防止变形的连接装置，即使用较薄的金属板也可以制造出能防止被压环的鲍尔或莱辛环形填充件。

Description

填充件

本发明与填充件的传质、直接传热中的应用有关，尤其与诸如鲍尔环、莱辛环等圆筒形填充件有关。

这些填充件使用在气液接触的反应器中，通过使两个流体密切接触从而产生反应、传热、溶液或溶解。因此，它们的形状设计得使它们的表面积得以达到最大，但保持着尺寸上的稳定性，以便在使用中不塌陷或被压坏。实现这一目标的一个方法就是用圆筒形金属板制造填充环，并用种种合适的技术加工内部结构。

然而，人们希望有一个能根据标准设计易于大量生产的结构，为满足这些要求，填充件常用金属平板冲压制成，将板弯成一个圆筒形，并从板上切割出一些朝圆筒轴线方向向内弯的突起部，这就是典型的鲍尔环的形状，该环在例如在美国再公告专利27217中有所描述。

为了保持这种填充环的刚性，需要用比较厚的金属板来加工它，以便使它能承受使用中所遇到的压缩力。如果不具备这种刚性，则填充环在塔中载荷下将被压缩，为装满塔就需要用更多的填充环。另外，被压缩了的环没有相同的操作特性，从而失去了操作中的某些预测性。

另一方面，为了减轻重量，使填充环较便宜，人们希望能减小所用金属板的厚度。

一种做法是象在美国专利4197264中描述的那样，使用一双桥连件(bridging member)使两个配对的半圆筒件连成一体，这种做法有一个很大的不足之处，即为得到最终产品，生产过程需要结合四个不同部分。

本发明旨在使用较薄的金属提供一种刚性较好的环形填充件。该填充环结构的设计使它能仅用一片金属、经筒单切割和弯曲加工就能制成，这种加工易于在大量生产技术中实施。

本发明提供了一种通过把一块金属平板弯成圆筒形而形成的环形填充件，当环形成时彼此相接触的被弯曲的金属板的两端部具有由可配合在一起的突起部和切口构成的连接装置，当环的两端迭合时，该突起部和切口可释放地啮合以使环端连在一起，并能防止两端部再发生相对移动。从而避免环的周长的减小。

这里的“凸片和切口”连接装置的形状可以根据情况而定，“凸片”指与形成环的板厚度基本相同的金属片，它或者是从金属板切割、并从金属板平面朝上弯起的凸片，或者是从板端部延伸的凸出片，长度和宽度尺寸则有所减小，凸片的形状并不太严格，可以是圆形、矩形甚至是齿形的，其啮合面垂直于板的长度方向。“切口”是一个在板上切割出的长方形孔，宽度稍大于凸片的厚度，长度稍大于凸片的最大宽度。这些尺寸很重要，因为使环端相接的凸片和切口啮合后既要可以脱开，又要能在凸片基部的板(凸片在此连在板上)与其上形成有切口的板的相对的另一端接触时防止环再被压缩或缩小。

一个普适的、有利的连接装置包括突起部，这些突起部位于板的两端重迭的区域并朝圆筒的轴线方向向内弯，该连接装置还包括通过冲压突起部而形成的切口，这样，一端具有一从所述端突离的突起部，而另一端即相对端在重迭区具有一朝着该端突的突起部，以使从其相邻端突离的那个突出部嵌进由冲压突起部而形成的、朝着相邻的端突的切口内。

突起部可以具有任何方便的形状，象三角形或长方形，但简单的长方形常常就是所需要的，为防止使用中偶然脱啮，其长度应足够长，但不应太长以至为了啮合和脱啮需要圆筒过度变形。相配合的突起部最好位于两端沿轴向的中点，通常一对就足够了。但为取得更高的稳定性，也可以采用两对或多对啮合。

上面的设计可以稍加变化以使防止意外脱啮的效果更好，尤其是当环上的变形压力垂直作用于穿过连接装置的直径时更是如此。其法是使切口与啮合的突起部稍微偏一点，以使突起部与切口啮合时，需要给板施加一点扭曲，每个突起部具有一条沿其部分长度有开口槽(rabbet)的部分以提供垂直于板长度的啮合面。当突起部置于切口中时，环要伸直以除去所施加的扭曲的趋势使啮合面与在切口端的板接触。这样的安排可以防止由于施加到环直径它垂直于连接装置所在处的直径)上的压缩力而使切口和突起部意外脱啮。

连接装置的另一种形式对诸如莱辛环的环结构尤其有效，它通常由在板一端具有平的延伸部(extension menber)的、由板形成的环结构构成，延伸部沿环的圆形截面的弧向里伸。这个延伸部件实际上是板金属弯成环时超出形成环的部分的金属延伸部分，该延伸部防止环被压缩超过延伸部同环内表面接触点的范围。在使用中它也提供了额外的表面积。

就这种结构来说，切口是在向内延伸部分从环形弯曲超出点处切割出的。在这个实施例中，啮合的凸片最好是板的延伸部分，其尺寸要可以允许该凸片插入匹配的切口中。通过使凸片朝延伸部弯曲，或通过提供与以上描述相同的偏置的切口和开槽口的凸片(rabbeted tab)，使凸片藉使板趋于伸直的力或垂直作用在包含连接装置的环的直径的、倾向于使环展平的压缩力而保留在切口中。

这种环一般至少包含两个这种连接装置，但如果需要可以使用任意方便的数量。

根据本发明制成的填充环具有远比以前没有连接装置的环大得多的刚性。通过给环提供在金属板纵向边缘形成的周向凸缘，这种刚性可进一步加强，在填充环中，这种法兰将绕环顶端和底端形成，凸缘伸出的方向最好不要妨碍把板弯曲成环形。这样，在成形的环中，凸缘径向向外而非向内伸出，一种法兰最好未到板端就终止，这样当连接装置啮合时凸缘不接触，但在他们接触前却允许有限度的弯曲，这一接触限制了正常使用中可能发生的变形量，且使环具有良好的刚性，但凸缘不妨碍连接装置(包括突起部和啮合切口)脱啮，为使突起部从啮合切口脱开可以通过使被重迭了的一端(而非重迭的一端)向内变形而释放。

制造这种环的金属主要取决于它将行将在其中使用的环境。由于它在某种程度上常带有腐蚀性，因而需使用诸如不锈钢的耐腐蚀钢，但不锈钢的价钱通常是比较昂贵的。

通常制造诸如鲍尔环、莱辛环或类似结构的填充环的金属板的厚度大约在0.65mm到1.00mm间，更多的是，大约在0.75mm到0.85间。本发明改进了的填充环结构允许使用薄至大约0.1mm的金属板，较佳的填充环结构可用厚0.15mm到0.60mm的金属板制成。

普通的鲍尔环结构是用金属板弯曲而成的圆筒，具有多个从弯曲了的板上切割出的向内的突起部，朝圆筒轴线方向向内成弓形但在不到轴处就终止。这些突起部的数量和尺寸不太严格，主要是由环的尺寸和所希望的表面积决定的，提供这类突起部也是本发明的填充环一个所需要的特点，在本发明中，它们是在鲍尔环结构中的。

最初的试验数据表明，根据本发明的环能承受直到950lb/ft²的压力，这个压力大约等于尺寸相同、但用厚50％的钢板制成的没有连接装置(具备连接装置件是本发明的环的特点)的环的可承受的载荷，这意味着可以采用更深的填充塔床，而无须中间支撑结构来避免塔下部的环被压坏。另外，使用较薄的金属板使得本发明的结构具有显著的价格优势。

附图说明如下：

图1是金属板在弯成圆筒形鲍尔环形前的纵向断面，图中示出了它的连接件。

图2是一个具有本发明的结构的鲍尔环的侧视图。

图3是图2中所示的环沿线3-3的断面图。

图4是适于制成莱辛环结构的金属板的透视图，图中示出了已经形成的延伸部。

图5是莱辛环结构的断面图，剖面剖在可以示出连接装置的地方。

下面参照附图中所示的实施例进一步描述本发明，这些图的目的仅仅是为了说明本发明，本发明的基本范围不限于所述的实施例。

在附图的图1到图3中，先看图1，图中1表示金属板，其两端有突起部2，突起部从板上冲出而留下了切口4。板上还有凸缘3，它沿纵向边缘延伸，在不到板端处就终止。

图2表示图1中的板弯曲成了圆筒结构，该板的一端重迭在另一端上，在重迭端上的突起部与重迭端下面一端上的切口相啮合。板伸直的趋向使两端处于锁定状态，此时两相对端的突起部相互接触。

图2还示出了板相对端上凸缘间的挠曲空间6。这允许两端稍微增加一下重迭度，从而允许组成连接装置的突起部和切口啮合和脱啮，但当凸缘端接触时，不让突起部和切口进一步变形。

图2还示出了向内突的凸出部分5，它是从板上冲压出的，通常在圆筒成形后，朝圆筒轴线向内变形。典型地，垂直于圆筒轴线的同一平面上安排有4到8个这样的凸出部分，在图2和图3所示的较佳实施例中在两个平面上安排了两组5个凸出部分，其中一个平面在连接装置平面之上，一个在连接装置平面之下。

图3是沿图3中平面2-2的断面图，目的是让它来详细表示突起部2同切口4形成连接装置时的关系。

现在来看图4和图5，该板是用来形成莱辛环而不是形成鲍尔环结构的。图中板10具有一个延伸部20以及在当延伸部弯离该金属板其余部分时形成的角处切割出的切口40。切口的位置和尺寸都选择得适宜于与凸片30啮合，凸片从远离有延伸部一端的板端伸出，当如图5中所示与切口啮合时，它可以在延伸部分的方向向内弯。

图中所示的连接装置仅仅是为了说明本发明，本发明的范围并不受图中所示的连接装置的限制。还可以设计出种种别的等效的结构，所有这些均列入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有连接装置的环形填充件，该填充件通过将一金属平板弯曲成圆筒形而形成，当形成环时，弯曲了的板的两端部在圆筒边缘处彼此接触，填充件上具有连接装置，其特征在于，该连接装置包括至少一对可释放地相互啮合的凸片和切口，该凸片至少由一对从板冲压出的突起部构成，该突起部以基本相同的角度、相同的方向从板平面伸出，当填充件形成时，每个突起部位于临近重迭区中的一板端，当突起部形成时，同时便产生了相匹配的切口，这样一端上的突起部就提供了同另一端上的切口相互啮合的凸片。

2.如权利要求1所述的填充件，其特征在于，该填充件有两个或更多的连接装置。

3.如权利要求1所述的填充件，其特征在于，其中的圆筒端具有凸缘，凸缘的作用是限制形成圆筒件的板的端部的重迭度。

4.如权利要求2所述的填充件，其特征在于，该填充件具有从圆筒壁延伸出且通常向圆筒轴线方向延伸的多个凸出部分。

5.如权利要求1所述的填充件，其特征在于，该填充件是从0.15mm到0.60mm厚的金属板冲压出的。

6.如权利要求1所述的填充件，其特征在于，每个切口与与其匹配的凸片相偏置，这样为了使凸片和切口相啮合，就需要将板稍微扭曲，每个凸片具有一个由沿凸片部分长度开槽口部分所形成的啮合面，当板企图伸直消除扭曲时，凸片可以在切口端处与板相啮合。

7.一种具有连接装置的环形填充件，该填充件是金属板形成的，所述板具有临近其端部的第一第二端部区，此金属板可弯曲成一个圆筒形以形成一填充件，其特征在于，第一端区包括以相对于板的其余部分弯成一个角度的延伸部，这样，当环形成时，该延伸部在圆筒内伸出，第一端区在弯处附近进一步具有一个或多个切口；而第二端区具有一个或多个的从板端伸出的凸片，该凸片可以同第一端区的切口相啮合而提供用于将金属板的两端部连接起来形成一圆筒形填充件的可释放的连接装置。

8.如权利要求7所述的填充件，其特征在于，每个切口与与其匹配的凸片相偏置，这样为了使凸片和切口相啮合，就需要将板稍微扭曲，每个凸片具有一个由沿凸片部分长度开槽口部分所形成的啮合面，当板企图伸直消除扭曲时，凸片可以在切口端处与板相啮合。

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